Как называется формула состоящая из нескольких пунктов

Как называется формула состоящая из нескольких пунктов

IV. Требования к формуле полезной модели

39. Формула полезной модели предназначается для определения объема правовой охраны полезной модели, предоставляемой на основании патента.

Формула полезной модели должна относиться к одному техническому решению.

40. При составлении формулы полезной модели применяются следующие правила:

1) формула полезной модели может быть однозвенной или многозвенной и включать, соответственно, один независимый пункт или один независимый пункт и несколько зависимых пунктов, при этом:

а) однозвенная формула полезной модели, относящаяся к одному техническому решению, состоит из одного независимого пункта, который может включать:

— одну совокупность существенных признаков, каждый признак которой необходим, а все вместе они достаточны для достижения одного технического результата, или нескольких взаимосвязанных технических результатов, в том числе связанных между собой причинно-следственной связью;

— несколько совокупностей существенных признаков, каждая из которых влияет на достижение собственного технического результата, но при этом совокупность всех существенных признаков полезной модели обеспечивает достижение одного или нескольких общих технических результатов. Общий технический результат в этом случае не должен являться суммой результатов, каждый из которых представляет собой явление, свойство, технический эффект, проявляемые отдельной совокупностью существенных признаков.

В независимый пункт однозвенной формулы не следует включать:

— альтернативные существенные признаки (признаки, выраженные в виде диапазона непрерывно изменяющихся значений параметра, не рассматриваются в качестве альтернативных признаков);

— характеристику полезных моделей, относящихся к совокупности средств, каждое из которых имеет свое собственное назначение;

— несколько совокупностей существенных признаков, каждая из которых влияет на достижение собственного технического результата без достижения общего технического результата;

— несколько совокупностей существенных признаков, каждая из которых влияет на достижение собственного технического результата, и при этом признаки всех совокупностей необходимы и достаточны только для достижения технического результата, являющегося суммой результатов;

б) многозвенная формула полезной модели, относящаяся к одному техническому решению, включает один независимый пункт, относящийся к одному техническому решению, и зависимые пункты, содержащие только такие признаки, которые являются частными случаями реализации соответствующих существенных признаков независимого пункта, выраженных обобщенными понятиями. Признаки иных зависимых пунктов считаются несущественными в отношении результата, обеспечиваемого совокупностью существенных признаков независимого пункта;

2) формула полезной модели должна быть полностью основана на описании полезной модели, то есть определяемый формулой полезной модели объем правовой охраны полезной модели должен быть подтвержден описанием полезной модели;

3) формула полезной модели должна ясно выражать сущность полезной модели как технического решения, то есть содержать совокупность существенных признаков, в том числе родовое понятие, отражающее назначение полезной модели, достаточную для решения указанной заявителем технической проблемы и получения при осуществлении полезной модели технического результата;

4) признаки полезной модели должны быть выражены в формуле полезной модели таким образом, чтобы обеспечить возможность понимания их смыслового содержания на основании уровня техники специалистом в данной области техники;

5) раскрытие признака в формуле полезной модели не может быть заменено отсылкой к источнику информации, в котором он раскрыт.

Раскрытие признака в формуле полезной модели отсылкой к описанию полезной модели или чертежам, содержащимся в заявке, допускается лишь в том случае, когда без такой отсылки признак невозможно охарактеризовать, не нарушая положений подпункта 3 настоящего пункта;

6) признак может быть охарактеризован в формуле полезной модели общим понятием, при этом при составлении заявки должны быть учтены положения пункта 38 Требований к документам заявки;

7) признак может быть выражен в виде условных наименований только в случаях, когда они общеизвестны и имеют точное значение, а иное раскрытие существенного признака затруднительно;

8) чертежи, трехмерная модель полезной модели в электронной форме в формуле полезной модели не приводятся;

(в ред. Приказа Минэкономразвития России от 10.11.2020 N 746)

(см. текст в предыдущей редакции)

9) признаки устройства излагаются в формуле так, чтобы характеризовать его в статическом состоянии; при характеристике выполнения конструктивного элемента устройства допускается указание на его подвижность, на возможность реализации им определенной функции и тому подобное;

10) если в качестве признака указано известное вещество сложного состава, допускается использование его специального названия с указанием функции или свойства этого вещества и его основы и приведением источника информации, в котором это вещество описано.

41. Пункты формулы полезной модели (далее — пункты) оформляются с учетом следующих правил:

1) пункт излагается в виде одного предложения.

Пункты многозвенной формулы полезной модели нумеруются арабскими цифрами последовательно, начиная с 1, в порядке их изложения;

2) пункт формулы включает признаки полезной модели, в том числе родовое понятие, отражающее назначение полезной модели, с которого начинается изложение формулы полезной модели, и состоит из ограничительной части, включающей признаки полезной модели, совпадающие с признаками прототипа, и отличительной части, включающей существенные признаки, которые отличают полезную модель от прототипа.

При составлении пункта, содержащего ограничительную и отличительную части, после родового понятия, отражающего назначение полезной модели, вводится выражение «включающий», «содержащий» или «состоящий из», после которого излагается ограничительная часть, затем вводится выражение «отличающийся тем, что», непосредственно после которого излагается отличительная часть.

Пункт составляется без разделения на ограничительную и отличительную части, если он характеризует полезную модель, не имеющую аналогов.

При составлении пункта без разделения на ограничительную и отличительную части после родового понятия, отражающего назначение полезной модели, вводится выражение «характеризующееся», «состоящая из», «включающий» и тому подобное, после которого приводится совокупность признаков, которыми характеризуется полезная модель;

3) независимый пункт излагается в виде логического определения объекта полезной модели;

4) изложение зависимого пункта начинается с указания родового понятия, отражающего назначение полезной модели, и ссылки на независимый пункт и (или) зависимый пункт, к которому относится данный зависимый пункт, после чего приводятся признаки, характеризующие полезную модель в частных случаях ее осуществления.

Если для характеристики полезной модели в частном случае ее осуществления наряду с признаками зависимого пункта необходимы лишь признаки независимого пункта, используется подчиненность этого зависимого пункта непосредственно независимому пункту.

Если же для характеристики полезной модели необходимы признаки одного или нескольких других зависимых пунктов, используется подчиненность данного зависимого пункта независимому через соответствующий зависимый пункт. При этом в данном зависимом пункте приводится ссылка только на тот зависимый пункт, которому он подчинен непосредственно.

Зависимый пункт не должен заменять или исключать признаки, охарактеризованные в том пункте, которому он подчинен.

В случае если зависимый пункт непосредственно подчинен нескольким пунктам (множественная зависимость) ссылка на них приводится с использованием альтернативы, при этом такой пункт не должен служить основанием для других пунктов с множественной зависимостью, если при этом не соблюдается условие подпункта 3 пункта 40 Требований к документам заявки.

Химические названия и формулы веществ

Классификация неорганических веществ и их номенклатура основаны на наиболее простой и постоянной во времени характеристике — химическом составе, который показывает атомы элементов, образующих данное вещество, в их числовом отношении. Если вещество из атомов одного химического элемента, т.е. является формой существования этого элемента в свободном виде, то его называют простым веществом; если же вещество из атомов двух или большего числа элементов, то его называют сложным веществом. Все простые вещества (кроме одноатомных) и все сложные вещества принято называть химическими соединениями, так как в них атомы одного или разных элементов соединены между собой химическими связями.

Номенклатура неорганических веществ состоит из формул и названий. Химическая формула — изображение состава вещества с помощью символов химических элементов, числовых индексов и некоторых других знаков. Химическое название — изображение состава вещества с помощью слова или группы слов. Построение химических формул и названий определяется системой номенклатурных правил.

Символы и наименования химических элементов приведены в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Элементы условно делят на металлы и неметаллы. К неметаллам относят все элементы VIIIА-группы (благородные газы) и VIIА-группы (галогены), элементы VIА-группы (кроме полония), элементы азот, фосфор, мышьяк (VА-группа); углерод, кремний (IVА-группа); бор (IIIА-группа), а также водород. Остальные элементы относят к металлам.

При составлении названий веществ обычно применяют русские наименования элементов, например, дикислород, дифторид ксенона, селенат калия. По традиции для некоторых элементов в производные термины вводят корни их латинских наименований:

H — гидр, гидроген

Si — сил, силик, силиц

Например: карбонат, манганат, оксид, сульфид, силикат.

Названия простых веществ состоят из одного слова — наименования химического элемента с числовой приставкой, например:

Используются следующие числовые приставки:

Неопределенное число указывается числовой приставкой n — поли.

Для некоторых простых веществ используют также специальные названия, такие, как О₃ — озон, Р₄ — белый фосфор.

Химические формулы сложных веществ составляют из обозначения электроположительной (условных и реальных катионов) и электроотрицательной (условных и реальных анионов) составляющих, например, CuSO₄ (здесь Cu 2+ — реальный катион, SO₄ 2 — — реальный анион) и PCl₃ (здесь P +III — условный катион, Cl -I — условный анион).

Названия сложных веществ составляют по химическим формулам справа налево. Они складываются из двух слов — названий электроотрицательных составляющих (в именительном падеже) и электроположительных составляющих (в родительном падеже), например:

CuSO₄ — сульфат меди(II)
PCl₃ — трихлорид фосфора
LaCl₃ — хлорид лантана(III)
СО — монооксид углерода

Число электроположительных и электроотрицательных составляющих в названиях указывают числовыми приставками, приведенными выше (универсальный способ), либо степенями окисления (если они могут быть определены по формуле) с помощью римских цифр в круглых скобках (знак плюс опускается). В ряде случаев приводят заряд ионов (для сложных по составу катионов и анионов), используя арабские цифры с соответствующим знаком.

Для распространенных многоэлементных катионов и анионов применяют следующие специальные названия:

C₂ 2 — — ацетиленид

Для небольшого числа хорошо известных веществ также используют специальные названия:

1. Кислотные и основные гидроксиды. Соли

Гидроксиды — тип сложных веществ, в состав которых входят атомы некоторого элемента Е (кроме фтора и кислорода) и гидроксогруппы ОН; общая формула гидроксидов Е(ОН)_n, где n = 1÷6. Форма гидроксидов Е(ОН)_n называется орто-формой; при n > 2 гидроксид может находиться также в мета-форме, включающей кроме атомов Е и групп ОН еще атомы кислорода О, например Е(ОН)₃ и ЕО(ОН), Е(ОН)₄ и Е(ОН)₆ и ЕО₂(ОН)₂.

Гидроксиды делят на две противоположные по химическим свойствам группы: кислотные и основные гидроксиды.

Кислотные гидроксиды содержат атомы водорода, которые могут замещаться на атомы металла при соблюдении правила стехиометрической валентности. Большинство кислотных гидроксидов находится в мета-форме, причем атомы водорода в формулах кислотных гидроксидов ставят на первое место, например H₂SO₄, HNO₃ и H₂CO₃, а не SO₂(OH)₂, NO₂(OH) и CO(OH)₂. Общая формула кислотных гидроксидов — Н_хЕО_у, где электроотрицательную составляющую ЕО_у х — называют кислотным остатком. Если не все атомы водорода замещены на металл, то они остаются в составе кислотного остатка.

Названия распространенных кислотных гидроксидов состоят из двух слов: собственного названия с окончанием «ая» и группового слова «кислота». Приведем формулы и собственные названия распространенных кислотных гидроксидов и их кислотных остатков (прочерк означает, что гидроксид не известен в свободном виде или в кислом водном растворе):

кислотный гидроксид

кислотный остаток

AsO₃ 3 — — ортоарсенит

AsO₄ 3 — — арсенат

CO₃ 2 — — карбонат

ClO — — гипохлорит

ClO₂ — — хлорит

ClO₃ — — хлорат

ClO₄ — — перхлорат

CrO₄ 2 — — хромат

НCrO₄ — — гидрохромат

FeO₄ 2 — — феррат

IO₄ — — метапериодат

IO₆ 5 — — ортопериодат

MnO₄ — — перманганат

MnO₄ 2 — — манганат

MоO₄ 2 — — молибдат

NO₂ — — нитрит

NO₃ — — нитрат

PO₃ — — метафосфат

PO₄ 3 — — ортофосфат

НPO₄ 2 — — гидроортофосфат

Н₂PO₄ — — дигидроотофосфат

ReO₄ — — перренат

SO₃ 2 — — сульфит

HSO₃ — — гидросульфит

SO₄ 2 — — сульфат

НSO₄ — — гидросульфат

SO₃S 2 — — тиосульфат

SeO₃ 2 — — селенит

SeO₄ 2 — — селенат

SiO₃ 2 — — метасиликат

SiO₄ 4 — — ортосиликат

TeO₃ 2 — — теллурит

TeO₄ 2 — — метателлурат

TeO₆ 6 — — ортотеллурат

VO₃ — — метаванадат

VO₄ 3 — — ортованадат

WO₄ 3 — — вольфрамат

Менее распространенные кислотные гидроксиды называют по номенклатурным правилам для комплексных соединений, например:

IO₄ 2 — — тетраоксоиодат (2- )

SO₂ 2 — — диоксосульфат(IV)

MoO₃ 2 — — триоксомолибдат(IV)

TeO₅ 2 — — пентаоксотеллурат(IV)

PoO₃ 2 — — триоксополонат(IV)

XeO₆ 4 — — гексаоксоксенонат(VIII)

Названия кислотных остатков используют при построении названий солей.

Основные гидроксиды содержат гидроксид-ионы, которые могут замещаться на кислотные остатки при соблюдении правила стехиометрической валентности. Все основные гидроксиды находятся в орто-форме; их общая формула М(ОН)_n, где n = 1,2 (реже 3,4) и М n + — катион металла. Примеры формул и названий основных гидроксидов:

NaOH — гидроксид натрия

Ba(OH)₂ — гидроксид бария

KOH — гидроксид калия

La(OH)₃ — гидроксид лантана(III)

Важнейшим химическим свойством основных и кислотных гидроксидов является их взаимодействие их между собой с образованием солей (реакция солеобразования), например:

Соли — тип сложных веществ, в состав которых входят катионы М n + и кислотные остатки*.

Соли с общей формулой М_х(ЕО_у) _n называют средними солями, а соли с незамещенными атомами водорода, — кислыми солями. Иногда соли содержат в своем составе также гидроксид — или(и) оксид — ионы; такие соли называют основными солями. Приведем примеры и названия солей:

Кислые и основные соли могут быть превращены в средние соли взаимодействием с соответствующим основным и кислотным гидроксидом, например:

Встречаются также соли, содерхащие два разных катиона: их часто называют двойными солями, например:

2. Кислотные и оснόвные оксиды

Оксиды Е_хО_у — продукты полной дегидратации гидроксидов:

Кислотным гидроксидам (H₂SO₄, H₂CO₃) отвечают кислотные оксиды (SO₃, CO₂), а основным гидроксидам (NaOH, Ca(OH)₂) — основные оксиды (Na₂O, CaO), причем степень окисления элемента Е не изменяется при переходе от гидроксида к оксиду. Пример формул и названий оксидов:

SO₃ — триоксид серы

Na₂O — оксид натрия

P₄O₁₀ — декаоксид тетрафосфора

ThO₂ — оксид тория(IV)

Кислотные и основные оксиды сохраняют солеобразующие свойства соответствующих гидроксидов при взаимодействии с противоположными по свойствам гидроксидами или между собой:

3. Амфотерные оксиды и гидроксиды

Амфотерность гидроксидов и оксидов — химическое свойство, заключающееся в образовании ими двух рядов солей, например, для гидроксида и оксида алюминия:

Так, гидроксид и оксид алюминия в реакциях (а) проявляют свойства основных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с кислотными гидроксидам и оксидом, образуя соответствующую соль — сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃, тогда как в реакциях (б) они же проявляют свойства кислотных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с основными гидроксидом и оксидом, образуя соль — диоксоалюминат (III) натрия NaAlO₂. В первом случае элемент алюминий проявляет свойство металла и входит в состав электроположительной составляющей (Al 3+ ), во втором — свойство неметалла и входит в состав электроотрицательной составляющей формулы соли (AlO₂ — ).

Если указанные реакции протекают в водном растворе, то состав образующихся солей меняется, но присутствие алюминия в катионе и анионе остаётся:

Здесь квадратными скобками выделены комплексные ионы — катион гексаакваалюминия(III), [Al(OH)₄] — — тетрагидроксоалюминат(III)-ион.

Элементы, проявляющие в соединениях металлические и неметаллические свойства, называют амфотерными, к ним относятся элементы А-групп Периодической системы — Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., а также большинство элементов Б-групп — Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерные оксиды называют так же, как и основные, например:

BeO — оксид бериллия

FeO — оксид железа(II)

SnO — оксид олова(II)

MnO₂ — оксид марганца(IV)

SnO₂ — диоксид олова(IV)

ZnO — оксид цинка(II)

Амфотерные гидроксиды (если степень окисления элемента превышает + II) могут находиться в орто — или (и) мета — форме. Приведем примеры амфотерных гидроксидов:

Амфотерным оксидам не всегда соответствуют амфотерные гидроксиды, поскольку при попытке получения последних образуются гидратированные оксиды, например:

— полигидрат оксида олова(IV)

— полигидрат оксида золота(I)

— полигидрат оксида золота(III)

Если амфотерному элементу в соединениях отвечает несколько степеней окисления, то амфотерность соответствующих оксидов и гидроксидов (а следовательно, и амфотерность самого элемента) будет выражена по-разному. Для низких степеней окисления у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание основных свойств, а у самого элемента — металлических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав катионов. Для высоких степеней окисления, напротив, у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание кислотных свойств, а у самого элемента — неметаллических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав анионов. Так, у оксида и гидроксида марганца(II) доминируют основные свойства, а сам марганец входит в состав катионов типа [Mn(H₂O)₆] 2+ , тогда как у оксида и гидроксида марганца(VII) доминируют кислотные свойства, а сам марганец входит в состав аниона типа MnO₄ — . Амфотерным гидроксидам с большим преобладанием кислотных свойств приписывают формулы и названия по образцу кислотных гидроксидов, например НMn VII O₄ — марганцовая кислота.

Таким образом, деление элементов на металлы и неметаллы — условное; между элементами (Na, K, Ca, Ba и др.) с чисто металлическими и элементами (F, O, N, Cl, S, C и др.) с чисто неметаллическими свойствами существует большая группа элементов с амфотерными свойствами.

4. Бинарные соединения

Обширный тип неорганических сложных веществ — бинарные соединения. К ним относятся, в первую очередь все двухэлементные соединения (кроме основных, кислотных и амфотерных оксидов), например H₂O, KBr, H₂S, Cs₂(S₂), N₂O, NH₃, HN₃, CaC₂, SiH₄. Электроположительная и электроотрицательная составляющие формул этих соединений включают отдельные атомы или связанные группы атомов одного элемента.

Многоэлементные вещества, в формулах которых одна из составляющих содержит не связанные между собой атомы нескольких элементов, а также одноэлементные или многоэлементные группы атомов (кроме гидроксидов и солей), рассматривают как бинарные соединения, например CSO, IO₂F₃, SBrO₂F, CrO(O₂)₂, PSI₃, (CaTi)O₃, (FeCu)S₂, Hg(CN)₂, (PF₃)₂O, VCl₂(NH₂). Так, CSO можно представить как соединение CS₂, в котором один атом серы заменен на атом кислорода.

Названия бинарных соединений строятся по обычным номенклатурным правилам, например:

OF₂ — дифторид кислорода

HgCl₂ — хлорид ртути(II)

Na₂S — сульфид натрия

SBr₂O — оксид-дибромид серы

NH₄Br — бромид аммония

N₂O — оксид диазота

NO₂ — диоксид азота

CaC₂ — ацетиленид кальция

Для некоторых бинарных соединений используют специальные названия, список которых был приведен ранее.

Химические свойства бинарных соединений довольно разнообразны, поэтому их часто разделяют на группы по названию анионов, т.е. отдельно рассматривают галогениды, халькогениды, нитриды, карбиды, гидриды и т. д. Среди бинарных соединений встречаются и такие, которые имеют некоторые признаки других типов неорганических веществ. Так, соединения CO, NO, NO₂, и (Fe II Fe₂ III )O₄, названия которых строятся с применением слова оксид, к типу оксидов (кислотных, основных, амфотерных) отнесены быть не могут. Монооксид углерода СО, монооксид азота NO и диоксид азота NO₂ не имеют соответствующих кислотных гидроксидов (хотя эти оксиды образованы неметаллами С и N), не образуют они и солей, в состав анионов которых входили бы атомы С II , N II и N IV . Двойной оксид (Fe II Fe₂ III )O₄ — оксид дижелеза(III)-железа(II) хотя и содержит в составе электроположительной составляющей атомы амфотерного элемента — железа, но в двух разных степенях окисления, вследствие чего при взаимодействии с кислотными гидроксидами образует не одну, а две разные соли.

Такие бинарные соединения, как AgF, KBr, Na₂S, Ba(HS)₂, NaCN, NH₄Cl, и Pb(N₃)₂, построены, подобно солям, из реальных катионов и анионов, поэтому их называют солеобразными бинарными соединениями (или просто солями). Их можно рассматривать как продукты замещения атомов водорода в соединениях НF, НCl, НBr, Н₂S, НCN и НN₃. Последние в водном растворе обладают кислотной функцией, и поэтому их растворы называют кислотами, например НF(aqua) — фтороводородная кислота, Н₂S(aqua) — сероводородная кислота. Однако они не принадлежат к типу кислотных гидроксидов, а их производные — к солям в рамках классификации неорганических веществ.

Химические формулы для «чайников»

Научно-популярная статья о химических формулах.
Обсуждаются структурные развёрнутые, упрощенные и скелетные формулы. А так же истинные и рациональные формулы.

Изначально сайт был задуман, как ресурс для профессиональных химиков. Но в реальности из поисковых систем происходит очень много обращений от людей, только начинающих изучать химию. Специально для них создан этот раздел, чтобы в доступной форме рассказать о том, как составляются химические формулы.

Структурные формулы — это просто!

Я думаю, что знакомство с формулами лучше всего начать со структурных формул органических веществ. Считается, что они сложны для понимания, поэтому в школе их изучают в выпускных классах. Но я уверен, что через 10 минут вы разберетесь, как легко составлять структурные формулы.

Перед нами структурная формула метана — самого простого органического вещества.

Что мы видим? В центре латинская буква C, а от неё четыре палочки, на концах которых четыре латинских буквы H. C означает углерод, а H — водород. Это два самых важных элемента, которые входят в состав любых органических веществ. А что означают палочки? Это химические связи. В них кроется практически весь секрет органической химии.
Фокус в том, что валентность углерода равна 4. Поэтому у каждой буквы C должно быть 4 палочки. А валентность водорода равна 1, поэтому у него палочка должна быть только одна.
По-моему, палочки отлично демонстрируют такие «страшные» понятия, как химические связи и валентность.

Структурные формулы могут слегка менять свой внешний вид. В них главное — количество элементов и наличие нужных связей. Например, формула метана может иметь и такой вид:

H-C-H; H|#2|H = $slope(45)H/C/H;H\#C\H$slope() = H\C/H; H/#C\H = C_(x1.5,y1)H
Все эти картинки означают одно и то же. И считаются одинаковыми формулами.

В общем, структурные формулы не являются какими-то жесткими конструкциями. Если вдруг Вам захотелось бы сделать модель молекулы из подручных материалов, то для этого лучше всего подошли бы шарики, соединённые пружинками или резинками. Под шариками я конечно подразумеваю атомы, а резинки — химические связи.

Но в химии приняты не только структурные формулы. И здесь мы познакомимся с некоторыми из них. Достаточно распространены так называемые истинные формулы. Для метана истинная формула записывается так:

Палочки исчезли, а вместо четырёх букв H осталась одна, но с маленькой цифрой 4, которая указывает количество атомов. Иногда такие формулы называют брутто-формулами. Мне почему-то такое название нравится больше, поэтому я буду чаще пользоваться именно таким термином.
Обе формулы — структурная и истинная — означают одно и то же вещество. Структурная конечно более понятна, но брутто-формула проще записывается.

Стоит упомянуть, что метан — это природный газ, который знаком всем, у кого есть газовая плита. Но не будем на нём долго задерживаться. Пора посмотреть, какие ещё бывают варианты органических структур.

Углеводороды

Прежде, чем мы начнём знакомство с многочисленными органическими соединениями, хочу напомнить — мы здесь изучаем химические формулы. А все упоминаемые вещества служат для иллюстрации.

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
или то же самое, но короче:
CH3-(CH2)4-CH3

Здесь представлены органические вещества, называемые углеводородами. Название означает, что они состоят только из углерода и водорода.
Эти вещества в различной мере входят в состав нефти. И это далеко не полный список.
Но сначала смотрим ту колонку, которая называется Развёрнутая структурная формула. Мы видим уже знакомые буквы C и H, соединённые химическими связями — палочками. Главное правило по-прежнему в силе: у каждой буквы C четыре палочки, а у каждой H — одна. Что здесь нового? Появились химические связи между атомами углерода. И в результате оказалось, что молекулы органических веществ могут строиться при помощи таких цепочек, где звеньями являются атомы углерода с прилипшими к ними водородами.

Теперь посмотрим на колонку, где представлены упрощённые структурные формулы. Несложно догадаться, что они призваны экономить время людей, которые постоянно пишут формулы. Особенно, если эти формулы достаточно большие.
Правила здесь довольно простые — убираем палочки между углеродом и водородом и пишем число атомов водорода в виде числа. Таким образом, звенья цепочки становятся видны гораздо более отчётливо. По-научному они называются функциональные группы.
Можно даже довольно быстро понять некоторые более хитрые закономерности. Например, группа на конце цепочки записывается CH3 , а в середине цепочки — CH2 .
А для ещё большей экономии повторяющиеся группы можно объединить в скобочках, подписав количество повторов. Это показано в последней строке таблицы для формулы гексана: CH3-(CH2)4-CH3 .

Некоторые функциональные группы получают собственные названия и даже специальные обозначения. Например, группа CH3 называется метильная группа (от названия метана) и имеет собственное обозначение: Me. Если Вам попадётся, к примеру, такая формула: -CH2- , то ничего страшного тут нет. Это то же самое, что CH3-CH2-CH3 , то есть — пропан.

Двойные и тройные связи

Итак, за короткое время мы уже разобрались, что такое структурные формулы и выяснили, что они бывают развёрнутые и упрощённые. Но пока что мы познакомились только с одинарными химическими связями. Но на самом деле существуют двойные и даже тройные связи. Посмотрим на следующую таблицу.

Вещество	Развёрнутая формула	Упрощённая формула	Брутто-фломула
Этен (Этилен)	$slope(55)H\C_(x1,N2)C<\H>/H	CH2=CH2
Пропен (Пропилен)	$slope(45)H\C-C/C/H; H\#-3\H;H/#2-#3\H	CH2=CH-CH3
Бутен (Бутилен)	H\C=C<|H>-C<`|H><|H>-C-H; H|#-3|H	CH2=CH-CH2-CH3
Этин (Ацетилен)	H-C%C-H	CH%CH
Пропин (Метилацетилен)	H-C%C-C-H; H|#-3|H	CH%C-CH3
Бутин (Этилацетилен)	H-C%C-C<`|H><|H>-C-H; H|#-3|H	CH%C-CH2-CH3

Представленные здесь вещества тоже относятся к углеводородам. Если хорошенько присмотреться, то можно увидеть определённое сходство с веществами из первой таблицы. Названия формируются заменой буквы в конце названия: этан — этен — этин или пропан — пропен — пропин. Сходство не ограничивается названиями. Главное — одинаковое количество атомов углерода. А значит — одинаковое количество звеньев в цепи.
Различие кроется в наличии двойных и тройных связей. Углеводороды в первой таблице называются предельными. Это означает, что к ним больше ничего нельзя добавить. А во второй таблице представлены непредельные углеводороды. То есть, при определённых условиях к ним можно добавить по парочке атомов водорода.

Кроме того, появились дополнительные названия. Тут тоже нет ничего страшного. Верхние названия, которые без скобок — это научные названия. А в скобках даны традиционные названия, которые тоже довольно часто употребляются как в научной литературе, так и в быту.

Циклические углеводороды

Продолжим знакомство с формулами углеводородов. Они ещё не раскрыли нам всех своих секретов. Оказывается, что цепочки могут быть замкнутыми. То есть, атомы углерода соединяются друг с другом циклически.

Вещество	Развёрнутая формула	Упрощённая формула	Брутто-формула
Циклопропан	$slope(60)H`/C`/C:a`/H; H\#C\C:b\H; H-#a-#b-H	H2C_(x1.4)CH2_q3CH2_q3
Циклобутан	H|C|C|H; H|C|C|H; H-#2-#6-H; H-#3-#7-H	H2C-CH2`|CH2`-H2C_#1
Циклопентан	C_(x1.1)C@:H2()@()_qC@H2()_qC@H2()_qC@H2()_q@H2()	H2C_(x1.4)CH2_qCH2_qCH2_qH2C_q
Циклогексан	C\C@:H2()@()|C@H2()`/C@H2()`\C@H2()`|C@H2()/@H2()	$L(1.3)CH2\CH2|CH2`/CH2`\H2C`|H2C/

Изомеры

До сих пор мы не особенно обращали внимания на последнюю колонку, где выведены брутто-формулы. Но может возникнуть вполне законный вопрос: зачем вообще нужны структурные формулы? Ведь брутто-формулы гораздо проще записывать. Может быть, достаточно было бы пользоваться только ими?
Но оказывается, что без структурных формул обойтись не получится. Например, если сравнить брутто-формулы из двух предыдущих таблиц, то мы увидим, что циклопропан имеет абсолютно тот же состав, что и пропен ( C3H6 ). А брутто-формула циклобутана совпадает с бутеном ( C4H8 ). Но это разные вещества! И разница заключается в структуре. То есть, имеет большое значение, в каком порядке элементы соединены друг с другом. А значит, именно структурные формулы позволяют точно описать нужное вещество.

В химии существует такое понятие как изомеры. Так называют разные вещества, которые имеют одинаковый состав. Это не редкость. И в этом нет ничего странного. Ведь бывают же совершенно разные слова, состоящие из одинаковых букв.

Классическими изомерами среди углеводородов можно назвать бутан и изобутан. Посмотрим на их формулы:

Изобутан является изомером бутана. Обратите внимание, что брутто-формулы одинаковы. Но хотя они близки по свойствам, это разные вещества.

Как видно, разнообразие углеводородов не перестаёт удивлять. Оказывается, они могут состоять не только из линейных цепочек, но могут образовывать разветвлённые структуры. И чем длиннее исходная цепочка, тем больше вариантов. Если у бутана возможны только два изомера, то у пентана их уже три:

Вещество	Упрощённая формула	Брутто-формула
Пентан	CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
2-метилбутан (Изопентан)	CH3-CH<`|CH3>-CH2-CH3
2,2-диметилпропан (Неопентан)	CH3-C<`|CH3><|CH3>-CH3

А у вещества декан, имеющего формулу C10H22 , существует 75 изомеров. Но мы не будем их здесь рассматривать.

Обратите внимание, что научное название зависит от числа звеньев в прямой цепочке, а традиционное название просто учитывает количество атомов углерода в молекуле. Так получилось из-за того, что химики, которые только начинали исследовать углеводороды, первым делом научились определять состав веществ. То есть, сначала люди смогли получить лишь брутто-формулы. А из них невозможно понять, какова длина самой длинной цепочки. Поэтому названия учитывали общее число атомов углерода.
Затем наука дошла до того, что люди смогли исследовать структуру молекул, придумали структурные формулы и переименовали уже известные вещества в соответствии с новыми знаниями. Но старые названия уже успели прижиться и существуют до сих пор.

Бензол и скелетные формулы

Думаю, что пора познакомиться ещё с одним весьма примечательным представителем углеводородов. Это вещество называется бензол. Вот его формулы:

Развёрнутая формула	Упрощённая формула	Скелетная формула	Брутто-формула
H|C\C|C<\H>`//C<|H>`\C`||C<`\H>/\/H	H_(y.5)C\\CH|CH`//C`\HC`||HC/	\\|`//`\`||/

• Буквы C не пишутся. Предполагается, что каждый угол изображаемой геометрической фигуры содержит атом углерода.
• Буквы H тоже не пишутся. Если в углу сходятся меньше четырёх линий, то это означает, что все оставшиеся заняты водородом.

Давайте посмотрим, как выглядят формулы других веществ, производных от бензола.

Вещество	Развёрнутая формула	Скелетная формула	Смешанный вариант	Брутто-формула
Нафталин	C/C<`|H>\\C|C<\H>`//C<|H>`\C`|`\\C<`|H>`/C<`\H>||C\C/`/|H	/\\|`//`\`|`\\`/||\//	C10H8
Толуол	H|C|C\C|C<\H>`//C<|H>`\C`||C<`\H>/\/H; H-#2-H	|\\|`//`\`||/	CH3|\\|`//`\`||/
Кумол	H\C\C/C/H; H|#2|H; H|#4|H; H|#3|C\C|C<\H>`//C<|H>`\C`||C<`\H>/\/H	\|\\|`//`\`||/	H3C\|\\|`//`\`||/

Как видите, появился ещё и смешанный вариант. Опять какой-то новый вид формул? На этот раз уже нет. Просто иногда внутри одной формулы удобно сочетать различные способы.

А вот скелетная формула углеводорода, который называется коронен. Причём, другие варианты здесь уже использовать нет смысла.

Впечатляет? Но это далеко не самая сложная структура для органического вещества. Так что теперь Вы понимаете, почему скелетные формулы так популярны.

Скелетные формулы существуют не только для циклических молекул. Понятно, что метан и этан имеют слишком мало узлов, поэтому для них не стоит пытаться использовать скелетные формулы. А вот какая-нибудь длинная молекула изображается довольно легко. Только не в виде прямой цепочки, а при помощи ломаной линии, ведь атомы углерода изображаются углами.

Бутан	Бутен	Изобутан	Гексан
/\/	//\/	\|`|0/	/\/\/

Трехмерные изображения

Иногда плоского изображения становится недостаточно. Поэтому для изображения трехмерных структурных формул используют особое изображение для химических связей:

В качестве примера посмотрим на формулы уже известных нам углеводородов:

Метан	Пропан	Циклопропан	Циклопентан
H|C_(A20,d+)H	$slope(45)H|C\C/C`|H	C_(x1.3)C_q3C_q3; H_(A-20,w-)#1_(A110,d+)H; H_(A-160,w-)#2_(A80,d+)H; H_(A65,w-)#3_(A-65,d+)H	_(x1,y.5,W+)_(x1.5)_(x.5,y-1.5,W-)_(x-1.3,y1.1)_#1; $slope(60)H\#1`/H; H\#2`/H; H_(A140)#3\H; H|#4-H; H\#5_(y1.2)H

Конечно, здесь потребуется включать воображение, чтобы представить трёхмерную структуру. Но зато теперь Вы не растеряетесь, увидев подобную запись.

Формулы с окружностью

Думаю, что стоит упомянуть ещё одну интересную конструкцию, которая нередко встречается при изображении циклических структур. Вот перед Вами несколько скелетных формул уже известного нам бензола:

Само собой, все они означают одно и то же. Но первые три отличаются только поворотом вокруг собственного центра. Тут нет ничего необычного, ведь молекулы не стоят на одном месте. А вот дальше мы видим кружок вместо трёх двойных связей. Причём, я намеренно изобразил все атомы водорода в последней формуле. Чтобы было хорошо видно, что каждый угол фактически лишился одной чёрточки. Их заменил кружок. Он как бы означает, что все двойные связи равномерно распределены внутри кольца.

Формулы бензола, где используется чередование одинарных и двойных связей называются формулами Кекуле в честь немецкого учёного, который внёс значительный вклад в исследование структуры бензола.

На самом деле, среди химиков нет единого мнения по поводу того, насколько правильно использование формул с кружком. Некоторые авторы категорически против. Но есть масса публикаций, где такая запись широко употребляется. Моя задача состоит в том, чтобы Вы узнали о существовании подобных формул и не удивлялись, увидев их.

Вот пара примеров записи уже для уже знакомых нам веществ:

Нафталин:

/\|`/`\`|_o`\`/|\/_o

Толуол:

`/`-`\/-\_o-CH3

Знакомство с кислородом. Спирты

До сих пор мы знакомились со структурными формулами углеводородов, которые состоят только из углерода и водорода. Думаю, пора познакомиться с новым элементом — кислородом. Он обозначается латинской буквой O. Его валентнсть равна 2. То есть, каждая буква O в структурных формулах должна снабжаться двумя палочками.

Кислород — очень распространённый элемент на нашей планете. Он входит в состав большого количества органических и неорганических веществ. Но мы начнём знакомство с группы веществ, называемых спиртами:

Вещество	Развёрнутая структурная формула	Упрощенная структурная формула	Скелетная формула	Брутто-формула
Метанол (метиловый спирт)	H-C-O-H; H|#C|H	CH3-OH	\OH
Этанол (этиловый спирт)	H-C-C-O-H; H|#2|H; H|#3|H	CH3-CH2-OH	/\OH
1-Пропанол (пропиловый спирт)	H-C-C-C-O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H	CH3-CH2-CH2-OH	/\/OH
2-Пропанол (изопропиловый спирт)	H-C-C-C-H; H|#2|H; H|#3|O|H; H|#4|H	CH3-CH<|OH>-CH3	\<|OH>/

Не правда ли, что в этом есть что-то знакомое? Метан — метанол, этан — этанол, пропан — пропанол.
Да, можно сказать, что спирт получается из углеводорода, если заменить один атом -H на группу -O-H (или -OH в упрощенных структурных формулах). Химики называют её: гидроксильная группа, по латинским названиям водорода и кислорода. А иногда она даже называется спиртовой группой.

Все спирты можно описать в виде обобщённой формулы -OH , где OH — гидроксильная группа, а R — остальная часть молекулы органического вещества.

Конечно же стоит упомянуть, что этанол — это тот самый спирт, который входит в состав алкогольных напитков. Другие представленные здесь спирты по запаху, цвету и даже вкусу довольно похожи на этиловый спирт. Но они очень вредны для здоровья человка. Например, один глоток метанола может оставить человека слепым на всю жизнь. А если выпить больше, то это можеть оказаться фатальным для жизни.

Ещё здесь из четырёх спиртов есть два изомера: 1-пропанол и 2-пропанол. У них одинаковые брутто-формулы, хотя вещества это разные. Их молекулы отличаются номером углеродного атома, к которому крепится группа OH. Возможно, Вы спросите, почему у 1-пропанола гидроксильная группа присоединена к третьему, а не к первому атому углерода? Тут следует вспомнить, что молекулы не находятся в одном положении. Они постоянно крутятся. И вполне могут развернуться как угодно:

CH3-CH2-CH2-OH = $slope(45)CH3\CH2\CH2\OH = CH3|CH2|CH2|OH = HO/CH2/CH2/CH3 = HO-CH2-CH2-CH3; @:Cx(n,t)#&n_(y.7,N0)$itemColor1(gray)»&t»@(2,1); @Cx(3,2); @Cx(4,3)

Поэтому первый номер — тот, который ближе к гидроксильной группе.

Все спирты, с которыми мы уже успели познакомиться, имеют в своём составе одну гидроксильную группу. Химики называют их одноатомные спирты. Но существуют вещества с различным количеством гидроксильных групп. Они соответственно называются двухатомные спирты, трёхатомные спирты и так далее.
В качестве примера трёхатомного спирта можно привести достаточно известное вещество — глицерин:

Развёрнутая формула	Упрощённая формула	Скелетная формула	Брутто-формула
H-C-C-C-H; $slope(45)H`/O|#2|H; H`/O|#3|H; H`/O|#4|H	OH|CH2-CH<`|OH>-CH2`|OH	HO\/<`|OH>\/OH

Ну и чтобы завершить знакомство со спиртами, приведу ещё формулу другого известного вещества — холестерина. Далеко не все знают, что он является одноатомным спиртом!

|`/`\\`|<`|w>`\`/|\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)-/-/`\
Гидроксильную группу в нём я обозначил красным цветом.

Карбоновые кислоты

Любой винодел знает, что вино должно храниться без доступа воздуха. Иначе оно скиснет. Но химики знают причину — если к спирту присоединить ещё один атом кислорода, то получится кислота.
Посмотрим на формулы кислот, которые получаются из уже знакомых нам спиртов:

Вещество	Развёрнутая структурная формула	Упрощенная структурная формула	Скелетная формула	Брутто-формула
Метановая кислота (муравьиная кислота)	H/C`|O|\OH	HCOOH	O//\OH
Этановая кислота (уксусная кислота)	H-C-C\O-H; H|#C|H	CH3-COOH	/`|O|\OH
Пропановая кислота (метилуксусная кислота)	H-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H	CH3-CH2-COOH	\/`|O|\OH
Бутановая кислота (масляная кислота)	H-C-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H	CH3-CH2-CH2-COOH	/\/`|O|\OH
Обобщённая формула	-C\O-H	-COOH или -CO2H	/`|O|\OH

Отличительной особенностью органических кислот является наличие карбоксильной группы (COOH), которая и придаёт таким веществам кислотные свойства.

Все, кто пробовал уксус, знают что он весьма кислый. Причиной этого является наличие в нём уксусной кислоты. Обычно столовый уксус содержит от 3 до 15% уксусной кислоты, а остальное (по большей части) — вода. Употребление в пищу уксусной кислоты в неразбавленном виде представляет опасность для жизни.

Карбоновые кислоты могут иметь несколько карбоксильных групп. В этом случае они называются: двухосновная, трёхосновная и т.д.

В пищевых продуктах содержится немало других органических кислот. Вот только некоторые из них:

Щавелевая кислота	Молочная кислота	Яблочная кислота	Лимонная кислота
HOOC-COOH	H3C\<|OH>/COOH	HOOC\/<`|OH>\COOH	HOOC\/<`|COOH><|OH>\/COOH
двухосновная карбоновая кислота	оксикарбоновая кислота	Двухосновная оксикарбоновая кислота	Трёхосновная оксикарбоновая кислота

Название этих кислот соответствует тем пищевым продуктам, в которых они содержатся. Кстати, обратите внимание, что здесь встречаются кислоты, имеющие и гидроксильную группу, характерную для спиртов. Такие вещества называются оксикарбоновыми кислотами (или оксикислотами).
Внизу под каждой из кислот подписано, уточняющее название той группы органических веществ, к которой она относится.

Радикалы

Радикалы — это ещё одно понятие, которое оказало влияние на химические формулы. Само слово наверняка всем известно, но в химии радикалы не имеют ничего общего с политиками, бунтовщиками и прочими гражданами с активной позицией.
Здесь это всего лишь фрагменты молекул. И сейчас мы разберёмся, в чём их особенность и познакомимся с новым способом записи химических формул.

Выше по тексту уже несколько раз упоминались обобщённые формулы: спирты — -OH и карбоновые кислоты — -COOH . Напомню, что -OH и -COOH — это функциональные группы. А вот R — это и есть радикал. Не зря он изображается в виде буквы R.

Если выражаться более определённо, то одновалентным радикалом называется часть молекулы, лишённая одного атома водорода. Ну а если отнять два атома водорода, то получится двухвалентный радикал.

Радикалы в химии получили собственные названия. Некоторые из них получили даже латинские обозначения, похожие на обозначения элементов. И кроме того, иногда в формулах радикалы могут быть указаны в сокращённом виде, больше напоминающем брутто-формулы.
Всё это демонстрируется в следующей таблице.

Название	Структурная формула	Обозначение	Краткая формула	Пример спирта
Метил	CH3-<>	Me	CH3	-OH	CH3OH
Этил	CH3-CH2-<>	Et	C2H5	-OH	C2H5OH
Пропил	CH3-CH2-CH2-<>	Pr	C3H7	-OH	C3H7OH
Изопропил	H3C\CH(*`/H3C*)-<>	i-Pr	C3H7	-OH	(CH3)2CHOH
Фенил	`/`=`\//-\\-<>	Ph	C6H5	-OH	C6H5OH

Думаю, что здесь всё понятно. Хочу только обратить внимание на колонку, где приводятся примеры спиртов. Некоторые радикалы записываются в виде, напоминающем брутто-формулу, но функциональная группа записывается отдельно. Например, CH3-CH2-OH превращается в C2H5OH .
А для разветвлённых цепочек вроде изопропила применяются конструкции со скобочками.

Существует ещё такое явление, как свободные радикалы. Это радикалы, которые по каким-то причинам отделились от функциональных групп. При этом нарушается одно из тех правил, с которых мы начали изучение формул: число химических связей уже не соответствует валентности одного из атомов. Ну или можно сказать, что одна из связей становится незакрытой с одного конца. Обычно свободные радикалы живут короткое время, ведь молекулы стремятся вернуться в стабильное состояние.

Знакомство с азотом. Амины

Предлагаю познакомиться с ещё одним элементом, который входит в состав многих органических соединений. Это азот.
Он обозначается латинской буквой N и имеет валентность, равную трём.

Посмотрим, какие вещества получаются, если к знакомым нам углеводородам присоединить азот:

Вещество	Развёрнутая структурная формула	Упрощенная структурная формула	Скелетная формула	Брутто-формула
Аминометан (метиламин)	H-C-N\H;H|#C|H	CH3-NH2	\NH2
Аминоэтан (этиламин)	H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H	CH3-CH2-NH2	/\NH2
Диметиламин	H-C-N<`|H>-C-H; H|#-3|H; H|#2|H	$L(1.3)H/N\dCH3	/N\
Аминобензол (Анилин)	H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C`||C<`\H>/	NH2|C\\CH|CH`//C`\HC`||HC/	NH2|\|`/`\`|/_o
Триэтиламин	$slope(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C`|C`|H	CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3	\/N<`|/>\|

Как Вы уже наверное догадались из названий, все эти вещества объединяются под общим названием амины. Функциональная группа <>-NH2 называется аминогруппой. Вот несколько обобщающих формул аминов:

В общем, никаких особых новшеств здесь нет. Если эти формулы Вам понятны, то можете смело заниматься дальнейшим изучением органической химии, используя какой-нибудь учебник или интернет.
Но мне бы хотелось ещё рассказать о формулах в неорганической химии. Вы убедитесь, как их легко будет понять после изучения строения органических молекул.

Рациональные формулы

Не следует делать вывод о том, что неорганическая химия проще, чем органическая. Конечно, неорганические молекулы обычно выглядят гораздо проще, потому что они не склонны к образованию таких сложных структур, как углеводороды. Но зато приходится изучать более сотни элементов, входящих в состав таблицы Менделеева. А элементы эти имеют склонность объединяться по химическим свойствам, но с многочисленными исключениями.

Так вот, ничего этого я рассказывать не буду. Тема моей статьи — химические формулы. А с ними как раз всё относительно просто.
Наиболее часто в неорганической химии употребляются рациональные формулы. И мы сейчас разберёмся, чем же они отличаются от уже знакомых нам.

Для начала, познакомимся с ещё одним элементом — кальцием. Это тоже весьма распространённый элемент.
Обозначается он Ca и имеет валентность, равную двум. Посмотрим, какие соединения он образует с известными нам углеродом, кислородом и водородом.

Вещество	Структурная формула	Рациональная формула	Брутто-формула
Оксид кальция	Ca=O	CaO
Гидроксид кальция	H-O-Ca-O-H	Ca(OH)2
Карбонат кальция	$slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1	CaCO3
Гидрокарбонат кальция	HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH	Ca(HCO3)2
Угольная кислота	H|O\C|O`|/O`|H	H2CO3

При первом взгляде можно заметить, что рациональная формула является чем то средним между структурной и брутто-формулой. Но пока что не очень понятно, как они получаются. Чтобы понять смысл этих формул, нужно рассмотреть химические реакции, в которых участвуют вещества.

Кальций в чистом виде — это мягкий белый металл. В природе он не встречается. Но его вполне возможно купить в магазине химреактивов. Он обычно хранится в специальных баночках без доступа воздуха. Потому что на воздухе он вступает в реакцию с кислородом. Собственно, поэтому он и не встречается в природе.
Итак, реакция кальция с кислородом:

2Ca + O2 -> 2CaO

Цифра 2 перед формулой вещества означает, что в реакции участвуют 2 молекулы.
Из кальция и кислорода получается оксид кальция. Это вещество тоже не встречается в природе потому что он вступает в реакцию с водой:

CaO + H2O -> Ca(OH2)

Получается гидроксид кальция. Если присмотреться к его структурной формуле (в предыдущей таблице), то видно, что она образована одним атомом кальция и двумя гидроксильными группами, с которыми мы уже знакомы.
Таковы законы химии: если гидроксильная группа присоединяется к органическому веществу, получается спирт, а если к металлу — то гидроксид.

Но и гидроксид кальция не встречается в природе из-за наличия в воздухе углекислого газа. Думаю, что все слыхали про этот газ. Он образуется при дыхании людей и животных, сгорании угля и нефтепродуктов, при пожарах и извержениях вулканов. Поэтому он всегда присутствует в воздухе. Но ещё он довольно хорошо растворяется в воде, образуя угольную кислоту:

CO2 + H2O <=>H2CO3
Знак <=>говорит о том, что реакция может проходить в обе стороны при одинаковых условиях.

Таким образом, гидроксид кальция, растворённый в воде, вступает в реакцию с угольной кислотой и превращается в малорастворимый карбонат кальция:

Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3″|v» + 2H2O

Стрелка вниз означает, что в результате реакции вещество выпадает в осадок.
При дальнейшем контакте карбоната кальция с углекислым газом в присутствии воды происходит обратимая реакция образования кислой соли — гидрокарбоната кальция, который хорошо растворим в воде

CaCO3 + CO2 + H2O <=>Ca(HCO3)2

Этот процесс влияет на жесткость воды. При повышении температуры гидрокарбонат обратно превращается в карбонат. Поэтому в регионах с жесткой водой в чайниках образуется накипь.

Из карбоната кальция в значительной степени состоят мел, известняк, мрамор, туф и многие другие минералы. Так же он входит в состав кораллов, раковин моллюсков, костей животных и т.д.
Но если карбонат кальция раскалить на очень сильном огне, то он превратится в оксид кальция и углекислый газ.

Этот небольшой рассказ о круговороте кальция в природе должен пояснить, для чего нужны рациональные формулы. Так вот, рациональные формулы записываются так, чтобы были видны функциональные группы. В нашем случае это:

OH	Гидроксильная группа
CO3	Карбонат — соль угольной кислоты
HCO3	Гидрокарбонат — кислая соль угольной кислоты

Кроме того, отдельные элементы — Ca, H, O(в оксидах) — тоже являются самостоятельными группами.

Ионы

Думаю, что пора знакомиться с ионами. Это слово наверняка всем знакомо. А после изучения функциональных групп, нам ничего не стоит разобраться, что же представляют собой эти ионы.

В общем, природа химических связей обычно заключается в том, что одни элементы отдают электроны, а другие их получают. Электроны — это частицы с отрицательным зарядом. Элемент с полным набором электронов имеет нулевой заряд. Если он отдал электрон, то его заряд становится положительным, а если принял — то отрицатеньным. Например, водород имеет всего один электрон, который он достаточно легко отдаёт, превращаясь в положительный ион. Для этого существует специальная запись в химических формулах:

Здесь мы видим, что в результате электролитической диссоциации вода распадается на положительно заряженный ион водорода и отрицательно заряженную группу OH. Ион OH^- называется гидроксид-ион. Не следует его путать с гидроксильной группой, которая является не ионом, а частью какой-то молекулы. Знак + или — в верхнем правом углу демонстрирует заряд иона.
А вот угольная кислота никогда не существует в виде самостоятельного вещества. Фактически, она является смесью ионов водорода и карбонат-ионов (или гидрокарбонат-ионов):

H2CO3 = H^+ + HCO3^- <=>2H^+ + CO3^2-
Карбонат-ион имеет заряд 2-. Это означает, что к нему присоединились два электрона.

Отрицательно заряженные ионы называются анионы. Обычно к ним относятся кислотные остатки.
Положительно заряженные ионы — катионы. Чаще всего это водород и металлы.

И вот здесь наверное можно полностью понять смысл рациональных формул. В них сначала записывается катион, а за ним — анион. Даже если формула не содержит никаких зарядов.

Вы наверное уже догадываетесь, что ионы можно описывать не только рациональными формулами. Вот скелетная формула гидрокарбонат-аниона:

Здесь заряд указан непосредственно возле атома кислорода, который получил лишний электрон, и поэтому лишился одной чёрточки. Проще говоря, каждый лишний электрон уменьшает количество химических связей, изображаемых в структурной формуле. С другой стороны, если у какого-то узла структурной формулы стоит знак +, то у него появляется дополнительная палочка. Как всегда, подобный факт нужно продемонстрировать на примере. Но среди знакомых нам веществ не встречается ни одного катиона, который состоял бы из нескольких атомов.
А таким веществом является аммиак. Его водный раствор часто называется нашатырный спирт и входит в состав любой аптечки. Аммиак является соединением водорода и азота и имеет рациональную формулу NH3 . Рассмотрим химическую реакцию, которая происходит при растворении аммиака в воде:

NH3 + H2O <=>NH4^+ + OH^-
То же самое, но с использованием структурных формул:
H|N<`/H>\H + H-O-H H|N^+`/H + O`^-# -H

В правой части мы видим два иона. Они образовались в результате того, что один атом водорода переместился из молекулы воды в молекулу аммиака. Но этот атом переместился без своего электрона. Анион нам уже знаком — это гидроксид-ион. А катион называется аммоний. Он проявляет свойства, схожие с металлами. Например, он может объединиться с кислотным остатком. Вещество, образованное соединением аммония с карбонат-анионом называется карбонат аммония: (NH4)2CO3 .
Вот уравнение реакции взаимодействия аммония с карбонат-анионом, записанное в виде структурных формул:

2H|N^+<`/H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^- H|N^+<`/H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<\H>`|H

Но в таком виде уравнение реакции дано в демонстрационных целях. Обычно уравнения используют рациональные формулы:

2NH4^+ + CO3^2- <=>(NH4)2CO3

Система Хилла

Итак, можно считать, что мы уже изучили структурные и рациональные формулы. Но есть ещё один вопрос, который стоит рассмотреть подробнее. Чем же всё-таки отличаются брутто-формулы от рациональных?
Мы знаем почему рациональная формула угольной кислоты записывается H2CO3 , а не как-то иначе. (Сначала идут два катиона водорода, а за ними карбонат-анион). Но почему брутто-формула записывается CH2O3 ?

В принципе, рациональная формула угольной кислоты вполне может считаться истинной формулой, ведь в ней нет повторяющихся элементов. В отличие от NH4OH или Ca(OH)2 .
Но к брутто-формулам очень часто применяется дополнительное правило, определяющее порядок следования элементов. Правило довольно простое: сначала ставится углерод, затем водород, а дальше остальные элементы в алфавитном порядке.
Вот и выходит CH2O3 — углерод, водород, кислород. Это называется системой Хилла. Она используется практически во всех химических справочниках. И в этой статье тоже.

Немного о системе CharChem

Вместо заключения мне хотелось бы рассказать о системе CharChem. Она разработана для того, чтобы все те формулы, которые мы тут обсуждали, можно было легко вставить в текст. Собственно, все формулы в этой статье нарисованы при помощи CharChem.

Зачем вообще нужна какая-то система для вывода формул? Всё дело в том, что стандартный способ отображения информации в интернет-браузерах — это язык гипертекстовой разметки (HTML). Он ориентирован на обработку текстовой информации.

Рациональные и брутто-формулы вполне можно изобразить при помощи текста. Даже некоторые упрощённые структурные формулы тоже могут быть записаны текстом, например спирт CH3-CH2-OH . Хотя для этого пришлось бы в HTML использовать такую запись: CH₃-CH₂-OH .
Это конечно создаёт некоторые трудности, но с ними можно смириться. Но как изобразить структурную формулу? В принципе, можно использовать моноширинный шрифт:

H H | | H-C-C-O-H | | H H

Выглядит конечно не очень красиво, но тоже осуществимо.

Настоящая проблема возникает при попытке изобразить бензольные кольца и при использовании скелетных формул. Здесь не остаётся иного пути, кроме подключения растрового изображения. Растры хранятся в отдельных файлах. Браузеры могут подключать изображения в формате gif, png или jpeg.
Для создания таких файлов требуется графический редактор. Например, Фотошоп. Но я более 10 лет знаком с Фотошопом и могу сказать точно, что он очень плохо подходит для изображения химических формул.
Гораздо лучше с этой задачей справляются молекулярные редакторы. Но при большом количестве формул, каждая из которых хранится в отдельном файле, довольно легко в них запутаться.
Например, число формул в этой статье равно . Из них выведены виде графических изображений (остальные при помощи средств HTML).

Система CharChem позволяет хранить все формулы прямо в HTML-документе в текстовом виде. По-моему, это очень удобно.
Кроме того, брутто-формулы в этой статье вычисляются автоматически. Потому что CharChem работает в два этапа: сначала текстовое описание преобразуется в информационную структуру (граф), а затем с этой структурой можно выполнять различные действия. Среди них можно отметить следующие функции: вычисление молекулярной массы, преобразование в брутто-формулу, проверка на возможность вывода в виде текста, графическая и текстовая отрисовка.

Таким образом, для подготовки этой статьи я пользовался только текстовым редактором. Причём, мне не пришлось думать, какая из формул будет графической, а какая — текстовой.

Вот несколько примеров, раскрывающих секрет подготовки текста статьи:

Текстовое описание CharChem	Выводимый результат	Сгенерированная брутто-формула
(NH4)2CO3	(NH4)2CO3
H-C-C-O-H; H|#2|H; H|#3|H	H-C-C-O-H; H|#2|H; H|#3|H
CH3|\\|`//`\`||/	CH3|\\|`//`\`||/

Описания из левого столбца автоматически превращаются в формулы во втором столбце.
В первой строчке описание рациональной формулы очень похоже на отображаемый результат. Разница только в том, что числовые коэффициенты выводятся подстрочником.
Во второй строке развёрнутая формула задана в виде трёх отдельных цепочек, разделённых символом ; Я думаю, нетрудно заметить, что текстовое описание во многом напоминает те действия, которые потребовались бы для изображения формулы карандашом на бумаге.
В третьей строке демонстрируется использование наклонных линий при помощи символов \ и /. Значок ` (обратный апостроф) означает, что линия проводится справа налево (или снизу вверх).

Здесь есть гораздо более подробная документация по использованию системы CharChem.

На этом разрешите закончить статью и пожелать удачи в изучении химии.

Краткий толковый словарь использованных в статье терминов

Углеводороды Вещества, состоящие из углерода и водорода. Отличаются друг от друга структурой молекул. Структурные формулы схематические изображения молекул, где атомы обозначаются латинскими буквами, а химические связи — чёрточками. Структурные формулы бывают развёрнутыми, упрощёнными и скелетными. Развёрнутые структурные формулы — такие структурные формулы, где каждый атом представлен в виде отдельного узла. Упрощённые структурные формулы — такие структурные формулы, где атомы водорода записаны рядом с тем элементом, с которым они связаны. А если к одному атому крепится больше одного водорода, то количество записывается в виде числа. Так же можно сказать, что в качестве узлов в упрощённых формулах выступают группы. Скелетные формулы — структурные формулы, где атомы углерода изображаются в виде пустых узлов. Число атомов водорода, связанных с каждым атомом углерода равно 4 минус число связей, которые сходятся в узле. Для узлов, образованных не углеродом, применяются правила упрощённых формул. Брутто-формула (она же истинная формула) — список всех химических элементов, которые входят в состав молекулы, с указанием количества атомов в виде числа (если атом один, то единица не пишется) Система Хилла — правило, определяющее порядок следования атомов в брутто-формуле: первым ставится углерод, затем водород, а далее остальные элементы в алфавитном порядке. Это а система используется очень часто. И все брутто-формулы в этой статье записаны по системе Хилла. Функциональные группы Устойчивые сочетания атомов, которые сохраняются в процессе химических реакций. Часто функциональные группы имеют собственные названия, влияют на химические свойства и научное название вещества

Интеллектуальная собственность

Для правильного оформления заявки на получение патента нужно придерживаться установленных Роспатентом правил – Административного регламента. Заявка на изобретение должна содержать описание изобретения, формулу, чертежи и реферат. Форма и содержание этих документов строго регламентированы.

ТРЕБОВАНИЯ К ОПИСАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описание изобретения – это документ, требующий особого внимания при оформлении. Поэтому для начала необходимо ознакомиться с предъявляемыми требованиями и образцом описания, и лишь затем заполнять заявку. Описание оформляется на белом листе бумаги стандартной формы А4. Цвет печатного шрифта – черный, интервал – 1,5. Размеры левого поля – 25 мм, а остальных полей – 20 мм.

Стоит учесть, что описание изобретения должно подтверждать условия его патентоспособности. К таким условиям относятся новизна, изобретательский уровень, промышленная применимость. В противном случае запатентовать его не удастся.

Структура описания изобретения должна состоять из следующих разделов:

• название изобретения, его назначение
• область техники, ее уровень
• сущность изобретения
• описание чертежей (если они подаются вместе с заявкой)
• описание технического результата при внедрении изобретения

Наименование изобретения

Описание изобретения начинается с его названия – четкого и краткого. Оно описывает назначение предмета и не прописывается в множественном числе. Но существуют исключения:

• названия, которые можно употреблять только во множественном числе;
• названия изобретений в области химических соединений, которые охватываются общей формулой;
• группа изобретений.

Учтите, что именно в этом разделе зачастую и встречаются ошибки. Самые распространенные из них – не указано назначение объекта, либо использовались слова, которые не могут определить сущность изобретения (личные имена, аббревиатуры и др.).

Область техники

В этом разделе указывается область применения технического решения. Если изобретение можно применить в нескольких областях, то пропишите первостепенные. Например, пищевая промышленность. Оптимальное решение – сформулировать область техники по рубрике МПК (Международной патентной классификации). Вы можете указать и конкретный пример использования изобретения.

Уровень техники

Внимательно отнеситесь к этому разделу. В нем следует указать информацию обо всех известных аналогах изобретения и выделить из них самый близкий к патентуемому изобретению (прототип). Многие заявители не понимают, для чего нужно этот раздел. Объясняем: именно здесь нужно максимально подробно расписать эксперту ФИПС принципиальную невозможность получения ближайшим аналогом подобного технического результата, как от вашего изобретения.

Каждый аналог требуется подробно описать. Укажите следующие сведения:

• библиографические данные источника информации, где он раскрыт;
• основные признаки аналога – необходимо отдельно прописать признаки аналогов, совпадающих с существенными признаками патентуемой новинки;
• причины, которые не позволяют достичь с помощью аналога того технического результата, который обеспечивается вашим изобретением.

Если изобретение относится к определенному способу получения состава или химсоединений, в качестве аналога указываются:

• способ получения смеси с аналогичными назначением или с идентичной биологической активностью – для смеси неустановленного состава с определенным назначением или биологической активностью;
• сведения о способе получения его известного структурного аналога или аналога по назначению – для нового химического соединения.

В случае группы изобретений сведения об аналогах приводятся для каждого изобретения. Как только заявитель пропишет все известные аналоги, потребуется указать наиболее близкий по совокупности признаков к патентуемой новинке.

Раскрытие изобретения

В этом разделе подробно описывается цель, которая достигается с помощью патентуемого изобретения, и его технический результат. Если оно позволяет получить несколько технических результатов, следует прописать их все. Например, заявляется о новом способе очистки воздуха на промышленном предприятии. В данном случае цель изобретения — это создание эффективной и экономически выгодной технологии, а технический результат – снижение уровня содержания каких-либо вредных веществ.

Потребуется указать признаки патентуемой новинки, которые отличают ее от уже существующего аналога. Существенные признаки также следует прописать. Приведите примеры того, как признаки изобретения позволяют добиться технического результата при глобальной цели и в определенных, конкретных случаях. Если заявлена группа изобретений, то характеризующими сведения приводятся для каждого технического решения.

Для развивающихся областей науки в этот раздел целесообразно включить определения основных терминов, используемых при раскрытии изобретения. Это исключит возражения патентного эксперта относительно смыслового содержания приведенных в заявке понятий.

Краткое описание чертежей

Данный раздел необходимо заполнить, если чертежи прикладываются к заявке на патент. В нем приводится перечень фигур с краткими описаниями того, что изображено на каждой из них. Если в заявке представлены другие графические материалы, они также указываются в перечне с кратким пояснением.

Осуществление изобретения

Заявителю необходимо показать, как может быть осуществлено изобретение с реализацией указанного назначения. Это лучше сделать с помощью конкретных примеров и со ссылками на чертежи или другие графические материалы, если они есть.

Для изобретения, сущность которого характеризуется с использованием признака, выраженного общим понятием (в частности представленного на уровне функционального обобщения), описывается средство для реализации такого признака или методы его получения, либо указывается на известность такого средства или методов его получения. Для изобретения, характеризующегося использованием неизвестного из уровня техники средства, приводятся сведения, которые позволят его получить.

В разделе также приводятся сведения, подтверждающие возможность получения указанного технического результата. Потребуется привести объективные данные. Например, полученные в результате испытаний. Это также могут быть эксперименты, оценки и теоретические гипотезы, основанные на имеющихся научных знаниях.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Формула изобретения – это его краткая словесная характеристика. Она выражает сущность и описывает признаки изобретения, позволяющие достичь нужного технического результата. По сути, формула изобретения определяет объем правовой охраны (границы прав правообладателя), которую предоставляет патент.

Именно по формуле эксперты Роспатента проверяют, соответствует ли изобретение критериям патентоспособности, и принимают решение о выдаче или об отказе в выдаче патента. Если конкуренты решат использовать ваше запатентованное изобретение, то факт нарушения патента будет определяться в объеме раскрытых в формуле существенных признаков. Поэтому формулу изобретения необходимо составлять по определенным правилам.

Общие правила составления формулы изобретения

• Формула должна ясно описывать суть изобретения, без отсылок к другим источникам информации, в том числе к чертежам.
• Может быть однозвенной или многозвенной (один или несколько пунктов), в зависимости от того, содержит ли она развитие и уточнения применительно к частным случаям или характеризует группу изобретений.
• Многозвенная формула имеет независимые пункты (характеризуют изобретение, определяют объем охраны) и следующие за ними зависимые пункты (развитие или уточнение совокупности признаков изобретения).
• Каждый пункт, независимый и зависимый, нумеруется арабскими цифрами. Нумерация сквозная. Порядок нумерации следующий: независимый пункт, следом зависимые от него пункты, затем другой независимый пункт (если есть), следом зависимые от него пункты.
• Каждый пункт формулы состоит из одного предложения.

Формула изобретения описывает то, что защищает патент – то есть определяет объект, на который будет действовать правовая охрана. И первый пункт формулы имеет принципиальное значение. Как правило, ее составляют после патентного поиска и проверки на патентную чистоту, которые позволяют изучить аналоги изобретения и составить формулу так, чтобы эксперт Роспатента принял ее без уточняющих вопросов.